2013臨床助理醫(yī)師輔導(dǎo)精華：DNA的生物合成

　　DNA的生物合成是臨床助理醫(yī)師考試需要了解的內(nèi)容，環(huán)球網(wǎng)校醫(yī)學(xué)考試網(wǎng)搜集整理了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，以便廣大考生參考學(xué)習(xí)。

　　DNA的生物合成主要包括DNA復(fù)制與逆轉(zhuǎn)錄。

　　DNA復(fù)制是以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過(guò)程。

　　逆轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板，合成DNA互補(bǔ)鏈，再以此DNA鏈為模板合成第二條DNA的過(guò)程。

　　(一)半保留復(fù)制的概念和主要的復(fù)制酶

　　DNA復(fù)制為半保留復(fù)制方式，使子代細(xì)胞得到和親代相一致的遺傳物質(zhì)，復(fù)制是具有高保真性(high fidelity)的。

　　DNA復(fù)制時(shí)，母鏈DNA解開(kāi)為兩股單鏈，各自作為模板，按堿基配對(duì)規(guī)律合成與模板互補(bǔ)的子鏈。子代細(xì)胞的DNA，一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則完全重新合成，這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。

　　復(fù)制解鏈形成復(fù)制叉上的兩股母鏈也是走向相反，子鏈沿著母鏈模板復(fù)制，只能從5′至3′方向延伸。在同一復(fù)制叉上只有一個(gè)解鏈方向。順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的。另一股鏈因?yàn)閺?fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長(zhǎng)，必須待模板鏈解開(kāi)至足夠長(zhǎng)度，然后從5′-3′生成引物并復(fù)制子鏈，這就是所謂的半不連續(xù)復(fù)制。復(fù)制中的不連續(xù)片段被命名為岡崎片段。

　　真核細(xì)胞含有多個(gè)染色體，每個(gè)染色體又有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)，屬于多起點(diǎn)雙向復(fù)制。原核細(xì)胞單一起點(diǎn)，雙向復(fù)制。

　　復(fù)制是在酶催化下的核苷酸聚合過(guò)程，需要多種生物分子共同參與：底物(dATP、dGTP、dCTP和dTTP，總稱dNTP)，依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-po1)，模板(解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈)，引物提供3′-OH末端使dNTP可以依次聚合，其他酶和蛋白質(zhì)因子。

　　在DNA復(fù)制過(guò)程中，產(chǎn)生岡崎片段，而2個(gè)相鄰的岡崎片段之間存在一個(gè)單鏈缺口。DNA連接酶催化DNA鏈3′-OH末端和另一DNA鏈的5′-P末端，使生成磷酸二酯鍵，從而把曲段相鄰的DNA鏈連成完整的鏈。此催化作用需要消耗ATP.

　　(二)逆轉(zhuǎn)錄

　　逆轉(zhuǎn)錄的信息流向(RNA―DNA)與轉(zhuǎn)錄過(guò)程(DNA―RNA)相反，也稱為反轉(zhuǎn)錄。指遺傳信息從RNA流向DNA.是RNA指導(dǎo)下的DNA合成過(guò)程，即以RNA為模板，四種dNTP為原料，合成與RNA互補(bǔ)的DNA單鏈，催化這一過(guò)程的酶稱為逆轉(zhuǎn)錄酶。

　　1.逆轉(zhuǎn)錄酶：屬RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶，具有三種酶活性，即RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶，RNA酶，DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶。在分子生物學(xué)技術(shù)中，作為重要的工具酶被廣泛用于建立基因文庫(kù)、獲得目的基因等工作。

　　2.合成過(guò)程;RNA為模板，在反轉(zhuǎn)錄酶的催化下，合成與RNA互補(bǔ)的DNA單鏈，形成雜化雙鏈，反轉(zhuǎn)錄酶將其中RNA鏈水解，在以互補(bǔ)的DNA鏈為模板，合成雙鏈DNA. 3.反轉(zhuǎn)錄方向：5‘→3’。

　　逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象和逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)，發(fā)展了遺傳中心法則。原來(lái)認(rèn)為DNA的功能兼有遺信息的傳代和表達(dá)，因此DNA處于生命活動(dòng)的中心位置。逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說(shuō)明，至少在某些生物，RNA同樣兼有遺傳信息傳代與表達(dá)功能。

　　小結(jié)：

　　1.遺傳信息傳遞方向：DNA→RNA→蛋白質(zhì)2.半保留復(fù)制：DNA復(fù)制時(shí)，母鏈DNA解開(kāi)為兩股單鏈，各自作為模板，按堿基配對(duì)規(guī)律合成與模板互補(bǔ)的子鏈。子代細(xì)胞的DNA，一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則完全重新合成，這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。

　　3.多數(shù)生物的DNA復(fù)制為定點(diǎn)雙向復(fù)制。

　　4.半不連續(xù)復(fù)制。先導(dǎo)鏈(領(lǐng)頭鏈)、隨從鏈岡崎片段(Okazaki fragment)：隨從鏈中不連續(xù)合成的DNA片段。

　　5.鏈延長(zhǎng)(形成磷酸二酯鍵)：DNA聚合酶Ⅲ(原核)、DNA聚合酶α、δ(真核)

　　新合成鏈的延長(zhǎng)方向：5‘端→3’端堿基配對(duì)：雙鏈反平行，AT，GC配對(duì)6.終止：(水解引物、填補(bǔ)空缺、連接DNA片段)：DNA連接酶7.逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板，利用4種dNTP為原料，在引物的3‘端以5’-3‘方向合成與RNA互補(bǔ)的DNA鏈的過(guò)程